结合工程实例谈柔性防护网在危岩防护中的应用

刘武权

近年来，随着我国各种景区的大开发，原有的自然灾害（危岩崩塌）和人为活动引发的滑坡在旅游景区较为常见，为保证景区游客安全、节约投资，本文以我单位某项目采用柔性防护网防护危岩的工程实例，谈谈其防护设计过程与心得。

工程简介。某项目景区，北东面约3000m3为斜坡地貌，斜坡的坡向总体朝向南西，斜坡坡度为40～60埃逼律洗嬖诙秆卤咂拢？），陡崖边坡至斜坡坡脚水平距离100～130m，垂直高度20～80m。陡崖边坡为岩质边坡，边坡高20～55m，坡度为67～90埃咂虑阆蛭？20～250埃也愕那阆？0～60埃憬？～10埃也闱阆蚱绿迥冢聪蚱拢咂抡逦榷ㄐ越虾茫捎诒咂律喜糠菅姨褰诶砹严斗⒂彝饴叮追⑸浪<熬扒饨ㄍ3党 ⒐芾矸考坝慰偷陌踩S赡陈糜问乱稻治形以憾跃扒倍喽秆冶咂卤浪Q姨宓牧阈锹涫⒌艨榻蟹阑し桨干杓啤？

设计处理范围。根据旅游事业局的岩土工程设计委托书，本防护方案设计仅针对景区北东侧陡岩边坡M-N段崩塌危岩体的零星落石、掉块进行柔性被动防护设计。

工作目的。根据初步设计山体防护工程中所述：边坡下存在崩塌体重5～1000kg，崩塌体向下滚动碎裂、散体，滚动距离约5.00～40.00m，40.00m外未发现崩塌滚石。大洞河景区植被茂盛，对崩塌体向下滚动具有一定的天然防护作用。

根据场地工程地质条件和危岩崩塌落石的特性，崩塌体重按1000kg考虑，采用定性和定量相结合的方法分析计算柔性被动防护网的高度及宽度，并对防护方案进行分析，经设置柔性被动防护网后确保小于或等于1000kg的崩塌、掉块区安全可靠。

场地地形、地貌及地层岩性

地形、地貌。景区范围约11.92km2。制高点海拔1354m，最低海拔974m。所处地貌类型为岩溶地貌，以峰丛谷地为主，属云贵高原向四川盆地湖南丘陵地带过渡的东斜坡北段。

地层岩性。场区内出露地层为寒武系金顶山组灰—灰黄—灰红色薄—中厚层云母质砂岩，边坡以上为寒武系清虚洞组中厚层粉晶灰岩。边坡的倾向为220～250埃咂缕露任？7～90啊Q也愕那阆？0～60埃憬？～10埃也闱阆蚱绿迥冢嫦蚱拢咂抡逦榷ㄐ越虾谩？

根据山体防护工程及现场地调查，岩体发育结构面组数为3组（含层面），详见表1节理裂隙统计表，组与组之间平均间距1.0～0.3m，结构面结合程度为一般，结构面类型为裂隙面。

已产生的崩塌体重在5～1000Kg之间，未对周边的建筑及生命财产造成危害；已产生的崩塌体向下滚动碎裂、散体，滚动距离约5～40m，40m外未发现崩塌落石，体积最大约为0.4m3（既1000Kg），崩塌落石主要发生在下大雨后；根据已发生的崩塌特征，预测未产生的崩塌危岩体影响范围在陡崖脚180m内，沿节理裂隙面破坏，体积在0.1～0.4m3之间，运动轨迹为自由坠落地带（坡度在60～90爸洌铀僭硕卮ㄆ露仍？0～60爸洌？

设计原则

本设计以保证治理后治理范围内游客的安全为根本原则，同时兼顾技术上可行性、经济上合理性、功能上优化的原则。因防护区在旅游景区内，即在保证陡崖边坡防护范围内安全的基础上，尽可能不破坏现状坡面植被，使边坡防治工程措施尽量在视觉效果上与周围环境融为一体。

安全性：由于坡脚拟建（构）筑物密集，人员活动频繁，所规划治理工程必须最大限度地保证防护区内拟建（构）筑物，人员的安全。尽可能消除或减少坡面松动岩块的崩落，即使发生少（微）量滚落，也不能危及坡脚人员安全。

适用性：所规划治理工程必须与边坡情况相适应，同时兼顾景区优美，边坡处理措施应尽可能不破坏原有地形地貌，处理后边坡表面视觉效果好，并且在具备植物生长条件的地方不影响后期自然或人工绿化植被的生长。因此，不宜采用坡率法治理工程。

经济性：在使用年限内尽量做到维护工作量小，并且在达到同等防护效果的前提下尽量节约治理资金，使工程的经济性得到体现。

防护方案选择

根据地质灾害防治的一般方法，结合本区的实际，对该边坡的防治进行方案论证。

治理危岩崩塌边坡，常用的方法有：减缓边坡坡度的坡率法；锚固技术对危岩进行加固处理；对危岩裂隙进行封闭、注浆；对悬挑的危岩、险石即时进行清除；对崖腔、空洞等进行撑顶和镶补；有水活动地段设置排水系统；坡脚设置拦石墙、落石槽和防护网等。

根据前述设计原则，首先，上述方法中坡率法是显然不适用的。其次，根据目前掌握的边坡基本情况，边坡坡顶已接近山顶，汇水面积不大，外围排水系统可以省略。另外，坡面并未见明显的崖腔、空洞，撑顶和镶补的方法也不可能普遍适用。因防护区为旅游景区故拦石墙和落石槽影响美观、施工时破坏植被等，此方案不适宜本工程。故本工程采用SNS防护网是较理想的防护方案。

防护方案设计

落石运动模式分析。根据场地的地形地貌和崩塌落石特征分析，防护区崩塌落石的运动形式为：自由坠落地带（坡度在60～90爸洌铀僭硕卮ㄆ露仍？0～60爸洌1敬畏阑で揪弑敢陨狭街中问健？

SNS防护网高度计算。本设计计算是根据胡厚田《崩塌与落石》第六章第三节进行计算，主要是计算落石运动轨迹与山坡坡面的最大偏离，从而确定SNS防护网的高度，其计算结果见如下。

根据最不利的剖面B—B剖面综合考虑建立计算简图如图2。

落石运动轨迹垂直方向对斜坡面的最大偏离计算如下：

（1）石块从陡坡上坠落至坡脚时的速度为：

（2）石块自坡脚向前运动的反射切线分速度为：

（3）落石运动至防护网设置位置处的速度为：

（4）石块反射速度的方向与纵坐标轴间的夹角 为：

根据以上所求出的，由此得出SNS防护网的高度为：

落石的冲击能量计算。边坡下存在崩塌体重5～1000kg，崩塌体向下滚动距离约5.00～40.00m，40.00m外未发现崩塌滚石，故设计落石的冲击能量时按1000kg计算。

设计计算是根据陈洪凯《危岩防治原理》第五章第六节公式5.63进行计算落石的冲击能量（E）：

针对该防护区坡面的特点、落石的冲击能量（E），根据《铁路沿线斜坡柔性安全防护网》（TB/T3089-2004）表2选择RXI-050型被动防护网。RXI-050型被动防护网配置及防护功能、构成要求分别见表2、表3。

钢绳锚杆锚固体与地层的锚固长度计算。场地为寒武系金顶山组地层，岩性为灰—灰黄色薄—中厚层云母质砂岩。按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）公式7.2.1-1和7.2.3计算锚杆锚固体长度：

——地层与锚固体粘结强度特征值（kPa），考虑到场地覆盖层较薄，基岩节理裂隙发育，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330～2002）表7.2.3-1取=380kPa；

——锚固体与地层粘结工作条件系数，对永久性锚杆取1.00；

——锚杆所受水平拉力标准值，因设计被网动高为6m，根据《铁路沿线斜坡柔性安全防护网》（TB/T3089-2004）附表B.1取抗拔力為80kN，既H_tk=80kN；

a——锚杆倾角，取a=25敖屑扑恪？

根据计算结果，《铁路沿线斜坡柔性安全防护网》（TB/T3089-2004）附表B.1中取值符合本工程设计要求，故建议钢绳锚必锚入云母质砂岩地层，杆锚固体长度按《铁路沿线斜坡柔性安全防护网》（TB/T3089-2004）附表B.1取值。

该项目按设计方案采用RXI-050型被动防护网进行防护，效果很好。常规危岩崩塌治理方法：减缓边坡坡度的坡率法、锚固技术对危岩进行加固处理、对危岩裂隙进行封闭、注浆、对悬挑的危岩、险石即时进行清除、对崖腔及空洞等进行撑顶和镶补等方法，一是影响美观、施工时破坏植被；二是施工难度大；三是投资费用高。采用RXI-050型被动防护网进行防护突破了常规方法，大大降低投资成本，是景区危岩治理的优先考考虑的一种方法。